CN1311649C - 天线装置辐射图形控制方法 - Google Patents

Abstract

一种用于控制天线装置(1)的辐射射图形的方法，天线装置(1)包括N个螺线状配置的辐射振子(12₁-12_N)，这里N是一个大于1的整数，一个天线系统，该系统包括N个螺线状配置的辐射振子(12₁-12_N)，和一个包括这种天线系统的无线通信设备。在该方法中，来自至少一个辐射振子(12₁-12_N)的至少一个接收信号的至少一个性能被测量，响应所述接收信号的被测量的性能，对于至少一个辐射振子(12₁-12_N)，接收信号和/或将被发射的信号的相位(φn)与幅值(An)参数中的至少一个参数被控制。该天线系统包括对由至少一个天线振子(12₁-12_N)接收的信号和/或将要发射的信号的相位(φn)与幅值(An)参数中的至少一个参数进行控制的装置(47，45，42₁-42_N，54₁-54_N)。

Description

天线装置辐射图形控制方法

发明领域

本发明涉及对一个天线装置的辐射图形进行控制的方法，该天线装置具有N个成螺线状配置的辐射振子，适用于发射和/或接收RF(射频)信号，这里，N是一个大于1的整数。本发明还涉及用于发射/接收RF信号的一个天线系统，该天线系统包括N个成螺线状配置的天线振子，适用于发射和/或接收RF信号，这里，N是一个大于1的整数。此外，本发明还涉及包括该天线系统的一个无线通信设备。

背景技术

对于要求覆盖范围为半球形且具有环状偏振的天线应用，可以使用四股螺线结构的天线(QHA)。QHA的优点是能够实现从狭窄的轴向射束到很宽的几乎覆盖整个球形的射束的辐射图形。这种图形还可以设计成在某些角度上具有波峰与下降。这可以通过激发(轴向模式和/或辐射模式)这样的不同的辐射模式来完成。

一个QHA由以具有恒定的螺距角绕圆柱形或圆锥形表面缠绕的四条导线组成。通常，当空间受限时，选择具有三维(例如直径，螺距角，长度)的细而短的圆柱形QHA。使表面成圆锥形可给出额外的一维，并且能够明显地扩大带宽。

可以对螺线进行改进以获得某些功能。例如，可以把每条螺线一劈为二，每一部分有不同的长度，以实现双路谐振。而且，如果周围空间够大，螺线可以曲折，以降低天线的长度。一个QHA可以通过一个馈入网络在底部或顶部馈入信号。

从一些专利以及已经公布的专利申请中可以已知一些四股螺线天线(QHA)。这些大量的专利公开了用于环状偏振的无线天线信号的四股天线构件。例如，参见WO98/28815、WO97/06579、WO97/11507、US5,191,352、US5,255,005以及US5,541,617。

在所有这些天线构件中，在螺线状振子之间，这些螺线状振子被馈给恒定的幅值与相移。图1给出了安装在便携式无线电话上的这种天线构件的一个典型的辐射图。该辐射图展示了指向上方的一个主波瓣M，和在多数情况下，当被馈给一个与螺线状振子的旋转方向相适应的递增的相移时，一个指向下方的较小的后波瓣B。该辐射图在这两个波瓣之间有一个不能进行接收/发射的肓区或无效的BS。

为使天线的主波瓣指向一个无线通信设备将与之进行通信的发射器/接收器(例如卫星)，作为示例，给出了具有使用转轴接合安装到电话机壳体上的天线构件的电话机。为取得良好的发射/接收信号，可对天线构件的方向进行人工调整。当发射器/接收器改变了位置或电话机已经移动时，可以进行新的调整。在US-A-5,628,057中公开了通过一个转轴接合安装到一部电话机上的一个天线构件的例子。

在EP0881782中，对一个移动通信系统中的具有多个天线振子的一个移动台进行了描述。由一个天线振子接收的一个信号被解调，并对该信号的相位与功率进行检测。根据检测结果，控制设备对发射至每个天线振子的发射信号的相位与功率进行计算。每个天线振子之间的距离大于λ/2，这就使天线的分布很大，不适合于手持式通信的应用。每个天线振子配有一个接收器与发射器。这也是占用空间的，因而也使其不适合于手持式通信的应用。

发明内容

在本公开中将会理解，本发明的天线系统适用于接收或者是接收与发射无线信号。虽然这里使用一个词来给出一个明确的信号方向，但是可以理解，这种情况可以包括该信号方向以及/或者其相反方向。

本发明的一个主要目的是提供一种用于对天线装置的辐射图形进行控制的方法，该天线装置具有N个成螺线状配置的辐射振子(NHA)，以响应所接收的信号。

本发明的另一个目的是提供一种用于对一个天线装置的辐射图形进行控制的方法，该天线装置具有N个成螺线状配置的辐射振子(NHA)，通过该方法可以避免辐射图形中的肓区。

本发明还有一个目的是提供一种用于对一个天线装置的辐射图形进行控制的方法，该天线装置具有N个成螺线状配置的辐射振子(NHA)，通过该方法可使该辐射图形适于最佳的接收/发射。

对于本发明而言，一个总的目的是获得能够安装在一个便携式通信设备，特别是一个手持式无线通信设备如一部电话机上的一个天线。

本发明还提供了一种用于对一个天线装置的辐射图形进行控制的方法，该天线装置具有N个成螺线状配置的辐射振子(NHA)，通过该方法，在接收和/或发射期间能对辐射图形进行控制。

本发明还提供了一种用于对一个天线装置的辐射图形进行控制的方法，该天线装置具有N个成螺线状的配置的辐射振子(NHA)，通过该方法能够降低对天线方向以及发射器/接收器位置的敏感度。

本发明还提供了一种用于对一个天线装置的辐射图形进行控制的方法，该天线装置具有N个成螺线状配置的辐射振子(NHA)，通过该方法，该天线在收起位置的性能能够得到改善。

本发明还提供了一种用于对一个天线装置的辐射图形进行控制的方法，该天线装置具有N个成螺线状配置的辐射振子(NHA)，通过该方法，一般信号以及信噪比能够得到改善。

本发明还提供了一个用于对一个天线装置的辐射图形进行控制的方法，该天线装置具有N个成螺线状配置的辐射振子(NHA)，通过该方法能够降低对天线装置中的机械公差的敏感度。

本发明的另一个主要目的是提供一个具有N个成螺线状配置的天线振子的天线系统，通过该天线系统可以对辐射图形进行控制。

本发明的另一个目的是提供一个天线系统，通过该天线系统能够避免辐射图形中的肓区。

本发明的另一个目的是提供一个天线系统，通过该天线系统可以使辐射图形适合于最佳的接收/发射。

凡此种种目的均是由按照后附的与天线系统有关的权利要求的一个天线系统实现的。

本发明还提供了一个天线系统，通过该系统，在接收和/或发射期间能对辐射图形进行控制。

本发明还提供了一个天线系统，在该天线系统中，能够降低对天线方向以及发射器/接收器位置的敏感度。

本发明还提供了一个天线系统，具有辐射振子的该天线系统在收起位置的性能能够得到改善。

本发明还提供了一个天线系统，通过该系统，一般信号以及信噪比能够得到改善。

本发明还提供了一个天线系统，在该系统中能够降低对机械公差的敏感度。

本发明的另一个主要目的是提供一个具有符合上述目的一个天线系统的无线通信设备。

根据本发明，提供了一种对天线装置的辐射图形进行控制的方法，该天线装置适合于移动应用，包括N个成螺线状配置的辐射振子，这里N是一个大于1的整数，并且适合于接收或接收与发射RF信号，并且所述N个辐射振子适合于与一个公共接收器连接，其特征在于所述方法包括以下步骤：对来自至少一个所述辐射振子的至少一个接收信号的至少一个性能进行测量，并响应所述接收信号的测得的性能，通过利用函数Ane^jφn对信号进行变换对至少一个辐射振子的接收信号和/或将被发射的信号的相位和幅值参数中的至少一个参数进行控制。

根据本发明，提供了一种天线系统，用于接收或者是接收并发射RF信号，适合于移动应用，包括N个螺线状配置的辐射振子和一个馈送设备，其中N是一个大于1的整数，每个所述的辐射振子具有一个与该馈送设备连接的馈送部分，并且所述N个辐射振子准备通过所述馈送设备与一个公共接收器连接，其特征在于该馈送设备包括用于通过利用函数Ane^jφn对信号进行变换，对由至少一个天线振子接收的信号和/或将要发射的信号的相位与幅值参数中的至少一个参数进行控制的装置。

根据本发明，提供了一种无线通信设备，包括机壳、用户端口和与天线系统连接的接收或接收和发射电路，其特征在于它包括根据本发明的一个天线系统。

最好，在根据本发明的无线通信设备中，N个辐射振子设置于一个能以滑动方式与机壳连接的载体上。

附图简述

图1给出了一个N股天线设备的一个典型的辐射图形。

图2示意性地给出了具有一个根据现有技术的典型的馈入网络的一个四股天线设备。

图3给出了根据本发明的一个天线系统的第一实施例。

图4给出了根据本发明的一个天线系统的一个实施例的辐射图形，其中相对于用于“正常馈送”的相位而言，相位是反向的。

图5给出了根据本发明的一个天线系统的一个实施例的辐射图形，其中当辐射构件被倒置收放时，相对于用于“正常馈送”的相位而言，相位是反向的。

图6给出了根据本发明的第二实施例的一个天线系统。

图7与图8给出了如何才能把Tx/Rx波道(chain)包含于根据本发明的一个天线系统中的不同的可能性。

图9给出了根据本发明的一个天线系统的第三实施例。

图10给出了根据本发明的一个天线系统的第四实施例。

图11给出了根据本发明的一个天线系统的第五实施例。

图12给出了如何才能把所接收的信号与要被发射的信号分入两个链路。

图13给出了根据图9的实施例的一个“软件”的例子。

图14给出了根据图9的实施例的一个“硬件”的例子。

图15给出了在图14的例子中使用的一个方向耦合器。

图16给出了在图14的例子中使用的一个相位正交混合电路。

优选实施例的描述

应该注意，在这些附图中相同的或对应的部分使用相同的标号。

参见图2，以图形的方式给出了一个与一个无线通信设备相连的公知的天线系统，该系统包括用于发射与接收成环状偏振的RF波的一个天线设备和一个馈送设备。该系统包括一个辐射构件10，其具有一个支撑件11，用于承载共同延伸的具同轴设置的四股导电的螺线状的辐射振子12A-D。

如此构成的四股辐射构件10具有一个第一端15和一个第二端14。在第一端15，螺线状辐射振子12A-D具有各自的馈送点，或馈送部分13A-D。

馈送装置20与辐射构件10连接，以便馈送与接收信号。馈送装置20可能包括一个双工器30，该双工器30具有输入端Tx和输出端Rx，输入端Tx用于将由该天线系统发射的以及来自该无线通信设备的发送接收器电路的信号，输出端Rx用于由该天线系统接收的将被发射至该无线通信设备的发送接收器电路的信号。双工器30的输出端31或者无线通信设备的发送接收器电路的输出端与一个调相网络21连接。该调相网络包括把在输入端22输入的信号分成分别移相0°、90°、180°、270°的信号的装置。调相网络21的每个输出可以通过匹配装置23A-D与各自的馈送部分13A-D连接，以便在馈送部分13A-D获得递增的相移。加到双工器输入端Tx上的一个信号如上分成移相的多个信号，并馈送至辐射构件10，将生成一个环状偏振的RF波，由辐射构件10进行辐射。

由于辐射构件10与馈送装置20是无源的，因此，当接收到在同一方向产生偏振的一个环状偏振RF波时，它们将反相运行。

如此所述的天线设备与馈送设备可在使用卫星的系统中用于无线通信，也可在利用卫星进行定位的系统，如GPS中用于接收信号。

由于调相网络21在其输出端之间给出固定的相移，如图1中所示，辐射构件10的辐射图形将是固定的，并且只能通过改变辐射构件10的取馈方向来进行调整。(例如当辐射构件10是用一个转轴接合时)。

图3给出了根据本发明的天线系统1的第一实施例，该系统具有N个辐射振子12₁-12_N，其中N是一个大于1的整数。辐射振子12₁-12_N最好与图2中所示的相同，成螺线状配置。所谓成螺线状配置，在本申请中，指的是具有辐射构件10的一个大体上的螺线状外形，如在图2中所示的沿着辐射构件10(例如圆锥形的NHA)的纵轴其能够有一个圆形的或非圆形的横截面，如一个椭圆形或多边形的横截面，并且包括恒定的横截面以及非恒定的横截面。每个辐射振子12₁-12_N在其馈送部分13₁-13_N与馈送设备40的N个端口41₁-41_N中的一个端口连接。每个端口41₁-41_N构成适配馈送装置42₁-42_N(adaptive feed means)的第一端口。每个适配馈送装置42₁-42_N的另一个端口与和天线端口44连接的功率组合器/分配器43连接。天线端口44将与一个无线通信设备的发送接收器电路连接。

每个适配馈送装置42₁-42_N通过一个函数A_ne^jφn把从它的一个端口输入的信号变换(即放大)成在另一个端口上输出的信号，即由任意一个辐射振子接收的信号以及将由同一个辐射振子发射的信号均由同一函数进行变换。An是一个衰减或放大系数(下面称为幅值)而φ_n是对于各个适配馈送装置的相移。通过调整A_n和φ_n中的至少一个，辐射振子12₁-12_N的辐射图形就能受到控制或调整。例如，如果相对于用于“正常馈送”的相位，相位反相(当辐射振子12₁-12_N被馈给适应螺线状的辐射振子12₁-12_N的旋转方向的递增的相移时)，则辐射图形就被改变，如图4中所示，被改动的主波瓣M被导入相反方向。如果辐射振子12₁-12_N由通过转轴接合与电话机机身连接的辐射构件10来支撑，这一点就是非常有好处的。如图5中所示，当辐射构件10被收起处于待机位置时，就能够为了最大限度的接收/发射而对辐射图形进行控制。当辐射构件10被置入其收起位置，相位的改变可以机械的方式进行或相位的变化能连续发生。

在图6中给出了根据本发明的第二个实施例的并与图3中所示的相似的一个天线系统。在该实施例中馈送设备40还包括一个固定的馈送网络45，其具有与N个辐射振子12₁-12_N连接的N个振子端口41₁-41_N。馈送设备40还包括与固定的馈送网络45的M个馈送端口46₁-46_M连接的M个适配馈送装置42₁-42_M，这里M是一个大于1的整数，有可能等于N。当M＝N时该固定的馈送网络45能够包括N个导体，把每个馈送端口46₁-46_M与一个相应的振子端口41₁-41_N连接起来。固定的馈送网络45能够如此地构成，以便为了对辐射振子12₁-12_N的辐射图形进行控制，能够借助于适配馈送装置42₁-42_M通过改变馈送端口46₁-46_M上的相位和/或幅值的方式来改变振子端口41₁-41_N上的相位和/或幅值。例如，固定馈送网络45能够如此构成，以便振子端口41₁-41_N上的相位和/或幅值通过仅在馈送端口46₁-46_M的一个上施加信号，并改变信号输入的端口，使辐射振子12₁-12_N的辐射图形能在不同的预选辐射图形之间切换。在这种情况下对于除了一个之外所有的适配馈送装置42₁-42_M，Am被置为0。发射过程中的操作与所描述的接收操作中的情况相反。

图7与图8示出了如何把Tx/Rx波道56、56₁-56_N包括于根据本发明的一个天线系统中的各种可能性。如图所示，接收的信号和/或将波发射的信号能够在被组合或分离之后或之前在Tx/Rx波道中进行处理。把Tx/Rx波道进行分离以便其部件分布于所示的位置并且也是居中的位置，这也是可能的。

在图9中给出了本发明的第三实施例。由辐射振子12₁-12_N接收的信号通过传感器或耦合器48₁-48_N在辐射振子12₁-12_N与其相关的适配馈送装置42₁-42_N之间的每条连线中被检测出(sense)，并在检测与控制电路/算法装置47，在本公开中也被称为控制装置47中被进行测量。在该控制装置47中，由辐射振子12₁-12_N接收的每个信号的信号强度和/或相位被测量，而所接收的信号和/或将被发射的信号的幅值A_n和/或相位φ_n则在各自的适配馈送装置42₁-42_N中被加以控制，以便获得一个所要的、最好是能用于最佳接收/发射的辐射图形。例如，由辐射振子12₁-12_N接收的每个信号的被测量的信号强度和/或相位的值能够与储存于控制装置47中的参考值进行比较。这些参考值表示对于与辐射振子有关的所接收的信号的发射器(例如一个卫星)的不同方向在各个辐射振子12₁-12_N中的所接收的信号的信号强度和/或相位。这些参考值表示各个辐射振子12₁-12_N中的所接收的信号的信号强度和/或相位，它们来自较早的测量，被储存于检测与控制电路/算法装置47中，最好是与相位φn和幅值A_n的相应的参数值一起储存。换句话说，各个辐射振子12₁-12_N中的所接收的信号的信号强度和/或相位的值能够互相比较，并且根据这些比较，所接收的信号和/或将被发射的信号的幅值A_n和或相位φ_n在各自的适配馈送装置42₁-42_N中受到控制，以便获得一个所要的、最好是能用于最佳的接收/发射的辐射图形。测量与控制最好能在经过一段时间之后重复进行或者连续地进行。

图10给出了与图9中的相似的本发明的第四实施例。这里，由辐射振子12₁-12_N接收的信号通过传感器或耦合器48₁-48_N，在各自的适配馈送装置42₁-42_N与功率组合器/分配器43之间的每条线路中被检测出。这意味着所检测出的信号已由适配馈送装置42₁-42_N转换。所检测出的信号在检测与控制电路/算法装置47中进行测量。在该控制装置47中由辐射振子12₁-12_N接收的每个信号的信号强度和/或相位被测量，而且所接收的信号和/或将被发射的信号的幅值A_n和/或相位φ_n在各自的适配馈送装置42₁-42_N中进行控制，以便获得一个所要的、最好是用于最佳的接收/发射的辐射图形。所测量的信号的值最好与用于控制的参考值进行比较。这些参考值能表示各个辐射振子12₁-12_N中的所接收的信号的信号强度和/或相位，它们来自较早的测量，被储存于检测与控制电路/算法装置47中，最好是与相位φ_n和幅值A_n相应的参数一起储存。最好是对于适配馈送装置42₁-42_N而言，参数相位φ_n和幅值A_n中至少有一个被改变，例如，按照预定的或者随机选择的次数，按步骤地或者连续地，对于一次一个适配馈送装置42₁-42_N则一次有一个参数被改变，而所检测出的具有用于适配馈送装置42₁-42_N的相位φ_n和幅值A_n的不同的参数值的信号的信号强度和/或相位，最好是所有N个同时被测量。例如，每个所检测出的信号的被测得的信号强度和/或相位的值能够与储存于控制装置47中的参考值进行比较，而对于所接收的信号和/或将被发射的信号的幅值An和/或相位φn则在各自的适配馈送装置42₁-42_N中被控制，以便获得一个所要的用于最佳的接收/发射的辐射图形。最好是在相位φn和/或幅值An参数改变之后检测出并测量的一个信号、或N个信号组成的一个信号集与先前的值进行比较，并且然后在一段时间内该参数被设定为给出所检测与测量的信号或N个信号的信号集的最佳值的参数的值，然后，参数的变化与测量继续进行。或者，在各个辐射振子12₁-12_N中接收的信号的信号强度和/或相位的值能够互相比较，并且根据这些比较，所接收的信号和/或将被发射的信号的幅值An和/或相位φn在各自的适配馈送装置42₁-42_N中被控制，以便获得一个所要的，最好是可用于最佳的接收/发射的辐射图形。测量与控制最好在一段时间后重复进行或者连续地进行。

在图11中给出了与图10中的相似的本发明的第五实施例。在该实施例中，所接收的信号经组合之后被检测与测量。这里，最好是在用于适配馈送装置42₁-42_N的相位φn和幅值An参数中至少有一个参数被改变，例如，按照预定的或者随机选择的次数有步骤地或者是连续地，对于一次一个适配馈送装置42₁-42_N则一次有一个参数被改变，并且用于适配馈送装置42₁-42_N的具有不同相位φn和幅值An参数值的被检测出信号的信号强度被测量。例如，所检测信号的被测量出的信号强度值能够与储存于控制装置47中的一个参考值进行比较，而所接收的信号和/或将被发射的信号的幅值An和/或相位φn则在各自的适配馈送装置42₁-42_N中被控制，以便获得一个所要的用于最佳的接收/发射的辐射图形。最好是在相位φn和/或幅值An参数改变之后所检测并测量的信号与先前的值进行比较，并且然后在一段时间内该参数被设定为给出被检测与测量的信号的最佳值的参数的值，然后，参数的变化与测量继续进行。测量与控制最好在一段时间后重复进行或者连续地进行。

图12给出了如何才能利用与辐射振子12₁-12_N连接的双工滤波器55₁-55_N把所接收的信号与将被发射的信号分入两个链路。在一个链路中，天线端口44₁与功率组合器/分配器43₁的“输入”端口连接，而其N个“输出”端口通过固定移相器53₁-53_N与它们各自的N个双工滤波器55₁-55_N连接。在另一个链路中，天线端口44₂与功率组合器/分配器43₂的“输入”端口连接，而其N个“输出”端口通过适配馈送装置42₁-42_N与它们各自的N个双工滤波器55₁-55_N连接。这里，两个链路中的任何一路均可用于所接收的信号，而另一路用于要被发射的信号。所接收的信号能被测量，而适配馈送装置42₁-42_N能以在其它实施例或例子中所描述的任何方法被控制。

图13给出了根据图9的实施例的“软件”的例子。这是一个在两个轴向波瓣间进行组合的选择的例子。这里N＝4，在辐射振子12₁-12_N中接收的每个信号分出一部分(tapped-off)并输入到检测与控制电路/算法装置47中，在这里根据一个用于控制的算法对每个信号进行测量与处理。从检测与控制电路/算法装置47输出的信号被输入到每个适配馈送装置54₁-54₄，用于控制相移φn。在这一情况下适配馈送装置54₁-54₄由按步骤地或者连续地变换相位的可变移相器构成。为便于对该实施例的操作的理解，我们定义两个矢量，表示两个波瓣

向上方，一个指向下方(相反方向)：

$\left\{\begin{array}{c}\stackrel{\→}{b1}=\widehat{u1}+j\widehat{u2}-\widehat{u3}-j\widehat{u4}\\ \stackrel{\→}{b1}=\widehat{u1}-j\widehat{u2}-\widehat{u3}+j\widehat{u4}\end{array}\right.$

这里，来自四个辐射振子12₁-12₄的信号组成一个四维矢量，其中 是与辐射振子12_k对应的单位矢量。在辐射振子12₁-12₄上的接收的信号由检测与控制电路/算法装置47利用传感器48₁-48₄检测出，并根据下式组成一个矢量

$\stackrel{\→}{V}=V_1\widehat{u_1}+V_2\widehat{u_2}+V_3\widehat{u_3}+V_4\widehat{u_4}$

这里，V_K是辐射振子12_K中接收的一个信号的复数信号值。然后，分别对表示两个波瓣 中的信号强度的两个信号S₁，S₂进行计算：

$\left\{\begin{array}{c}{S}_1=|\stackrel{\→}{V}\·\stackrel{\→}{b_1}|\\ S_2=|\stackrel{\→}{V}\·\stackrel{\→}{b_2}|\end{array}\right.$

两个信号S₁与S₂的电平在检测与控制电路/算法装置47中进行比较，决定哪个相移应加载到可变移相器54₁-54₄，使得

如果S₁＞S₂，则相移：

将被加载到各个可变移相器54₁-54₄，并且

如果S₂＞S₁，则相移：

将被加载到各各个可变移相器54₁-54₄。测量与控制处理最好隔一段时间之后重复进行或者连续地进行。在该实施例中所接收的信号与将被发射的信号在进入与离开功率组合器/分配器43之前与之后在移相器54₁-54₄中分别进行移相。与功率组合器/分配器43连接的天线端口44还与无线通信设备的发送接收器连接。或者，传感器48₁-48₄，检测与控制电路/算法装置47，以及移相器54₁-54₄能够包括于电话电路中，而且馈送部分13₁-13₄与电话电路连接，最好是连于电话电路的PCB(印刷电路板)上的接线端上。

图14给出了根据图9的实施例的一个“硬件”例子。这也是对两个轴向波瓣进行组合选择的例子。这里也是N＝4，而且在辐射振子12₁-12₄中接收的每一个信号的一部分被分出并输入到检测与控制电路/算法装置47中，在这里这些信号被测量与处理以提供输出信号，输入到每个适配馈送装置54₂、54₄中，用于控制相移φ_n。在这一种情况下，只出现两个适配馈送装置54₂、54₄，并且它们由用步长0°与180°来改变相移的可变移相器组成。还有固定移相器53₁-53₄被设置于传感器与功率组合器/分配器之间，用于把送往/来自辐射振子12₁-12_N的信号分别移相0°、90°、180°、270°。这里，传感器48₁-48₄由方向耦合器48₁-48₄构成，用于把将被输入到检测与控制电路/算法装置47的输入端的接收信号分出一部分。该控制装置47包括一个相位正交混合电路49，其具有一个用于每个方向耦合器48₁-48₄的输入端口。相位正交混合电路49的两个输出端中的每一个与用于信号放大的放大器50_A、50_B连接。经过放大的两个信号中的每一个则通过积分器51_A、51_B馈入一个比较器52。根据输入到比较器的这两个信号哪个最高，输出将是一个逻辑0或一个逻辑1。该比较器的输出端与两个移相器42₂、42₄连接，并且依据是逻辑0还是逻辑1被输入到移相器54₂、54₄，相移将设为0°或者180°。

在上面的实施例中，如结合图7与图8所描述的，Tx/Rx波道能被包括于各个天线系统中。

图15给出了一个在前面的图14的实施例中使用的那种具有其指定端口的方向耦合器48。表示复数输入信号与复数输出信号转换的扩散矩阵用下面的公式表示：

$S=\left(e^{\mathrm{jx}}\right)\·\left[\begin{array}{ccc}\begin{array}{cc}0& 0\end{array}& \sqrt{1-p}& -j\sqrt{p}\\ \begin{array}{cc}0& 0\end{array}& -j\sqrt{p}& \sqrt{1-p}\\ \sqrt{1-p}& -j\sqrt{p}& \begin{array}{cc}0& 0\end{array}\\ -j\sqrt{p}& \sqrt{1-p}& \begin{array}{cc}0& 0\end{array}\end{array}\right]$

这里，在端口C(纵行C)上输入并在端口1(横行1)上输出的一个信号的转换由该矩阵给出。在该公式中，X表示一个任意的相位。在该矩阵中，P表示经过耦合的部分。如果P被选为0.1，则信号功率的10％(-10dB)被分出用于控制。

图16给出了一个在前面的图14的实施例中使用的那种具有其指定端口标号的相位正交混合电路49。表示复数输入信号与复数输出信号转换的扩散矩阵用下面的公式给出：

$S=\left(\frac{e^{\mathrm{jx}}}{2}\right)\·\left[\begin{array}{cccccc}0& 0& 1& -j& -1& j\\ 0& 0& j& -1& -j& 1\\ 1& j& x& x& x& x\\ -j& -1& x& x& x& x\\ -1& -j& x& x& x& x\\ j& 1& x& x& x& x\end{array}\right]$

这里，在端口C(纵行C)上输入并在端口1(横行1)上输出的一个信号的变换由该矩阵给出。在该矩阵中，X表示一个无定义的值，在本应用中无关。

在上面的各个实施例中，所接收的信号的特征信号强度和/或相位能够测量。对于在同一个辐射振子12₁-12_N中的接收信号而言相位可在不同的时间进行测量，并且所获得的值可进行相互比较。此外，在辐射振子12₁-12_N的至少两个振子中接收信号的相位能被测量，并且所获得的值可进行比较。

对于上述除了一个之外的所有的实施例而言，相位φ_n和/或幅值An由与每个辐射振子12₁-12_N相关联的馈送装置42₁-42_N进行控制。由于对与每个辐射振子12₁-12_N相关的信号之间的有关的幅值和/或相位进行控制是有意义的，一个或者也许是多个适配馈送装置42₁-42_N能够被一个直接耦合器或者一个固定(非可变的)馈送装置(具有固定的φn和An)代替。

被测量的接收信号最好是一个在通信中使用的信号，但是也可能是一个专用的控制信号，最好是能够例如通过其频率或信息内容标识为一个控制信号。

最好根据本发明的天线系统被设置为能够在一个便携式的例如手持式用于和安装在终端上，该终端最好能够与卫星，例如诸如Iridium、Global Star、ICO、GPS等系统中的卫星进行通信。对于这种安装而言，辐射振子12₁-12_N必须比较小。辐射振子12₁-12_N最好如图2中所示的那样进行配置，有一个共用的纵轴。但是，辐射振子12₁-12_N可被设定为其他的外形，例如，如果N/2是一个整数，则辐射振子12₁-12_N能被成对地配置，一对中的每个辐射振子被相互反向地配置(相对于一个纵轴而言实际分离180°)，并且每对能有独立的纵轴。这样的一对的辐射振子最好馈以180°的相对的相移。

虽然利用上面的例子对本发明进行了描述，但是当然在本发明的范围内可以有多种变化。

Claims (14)

1.一种对天线装置(1)的辐射图形进行控制的方法，该天线装置适合于移动应用，包括N个成螺线状配置的辐射振子(12₁-12_N)，这里N是一个大于1的整数，并且适合于接收或接收与发射RF信号，并且所述N个辐射振子(12₁-12_N)适合于与一个公共接收器(Rx)连接，

其特征在于所述方法包括以下步骤：

对来自至少一个所述辐射振子的至少一个接收信号的至少一个性能进行测量，并

响应所述接收信号的测得的性能，通过利用函数Ane^jφn对信号进行变换，对至少一个辐射振子(12₁-12_N)的接收信号和/或将被发射的信号的相位(φn)和幅值(An)参数中的至少一个参数进行控制。

2.根据权利要求1的方法，其中

对至少一个接收信号的至少一个性能进行测量的步骤包括对至少一个接收信号的信号强度与相位性能中的至少一个性能进行测量。

3.根据权利要求2的方法，其中

对至少两个辐射振子(12₁-12₄)的接收信号的信号强度进行测量。

4.根据权利要求2或3的方法，其中

对至少两个辐射振子(12₁-12_N)的接收信号的相位进行测量。

5.根据权利要求1的方法，其中

响应所述接收信号的测得的性能，对每个辐射振子(12₁-12₄)的接收的信号/将被发射的信号的所述至少一个参数进行控制。

6.根据权利要求1的方法，还包括以下步骤：

在所述至少一个参数的多个预定值之间改变所述至少一个参数，其中

对于所述至少一个参数的不同值，对在辐射振子(12₁-12₄)中接收的信号进行测量，

响应所述测得的信号性能，在至少预定的时间内，接收信号/将被发射的信号的所述至少一个参数被设定。

7.根据权利要求6的方法，其中所述改变所述至少一个参数的步骤包括：

至少把所述至少一个参数从第一个值改为第二个值一次。

8.根据权利要求1的方法，其中

分别对于每个天线振子(12₁-12₄)，对所述至少一个接收信号的所述至少一个性能进行测量。

9.根据权利要求1的方法，还包括以下步骤：

组合在所述辐射振子(12₁-12₄)中接收的信号，其中

对该组合信号执行对至少一个性能进行测量的所述步骤。

10.根据权利要求6的方法，其中

对于每个天线振子(12₁-12₄)，所述至少一个参数一次改变一个。

11.根据权利要求1的方法，其中

根据在无线通信设备的发送接收器电路中执行的算法对所述至少一个参数进行控制。

12.根据权利要求1的方法，其中

所述至少一个参数在各值之间被改变，以获得至少两个不同方向的辐射波瓣，

在所述至少两个不同方向的辐射波瓣中对由辐射振子(12₁-12_N)接收的信号的信号强度进行测量，

所述至少一个参数至少在预定的时间内被设定为给出最高信号强度的值。

13.根据权利要求12的方法，其中

至少两个不同方向的辐射波瓣中的两个波瓣基本上方向相反。

14.根据权利要求1的方法，其中

所述的测量与控制步骤在一段预定的或随机选择的时间之后重复进行。

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